Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Опустынивание как физико-географический процесс 7
1.1. Сущность процесса опустынивания . 7
1.2. Развитие процессов опустынивания в аридных областях земного шара 15
1.3. Методы изучения процессов опустынивания 36
1.4. Обзор современных карт опустынивания 40
Глава 2. Критерии оценки опустынивания аридных территорий туркменистана 52
2.1. Деградация растительного покрова 52
2.2. Ветровая эрозия . 58
2.3. Водная эрозия 61
2.4 Засоление почв . 66
Глава 3. Применение дистанционных методов для изучения процессов опустынивания в туркменистане 72
3.1. Применение космических.снимков среднего и крупного разрешения 72
3.2. Применение космических снимков малого разрешения 84
3.3. Применение аэроснимков 90
3.4. Мониторинг опустынивания 95
Глава 4. Результаты изучения и картографирования процессов опустынивание в туркменистане 100
4.1. Карта современного состояния опустынивания территории Туркменской ССР 100
4.2. Карта опасности опустынивания территории Туркменистана на ближайшие 20 лет .: 106
4.3. Характеристика процессов опустынивания аридных территорий Туркменистана по физико-географическим районам 109
Выводы 135
практические рекомендации 138
Список использованной литературы 140
Приложения
- Развитие процессов опустынивания в аридных областях земного шара
- Применение космических снимков малого разрешения
- Карта опасности опустынивания территории Туркменистана на ближайшие 20 лет
- Характеристика процессов опустынивания аридных территорий Туркменистана по физико-географическим районам
Введение к работе
В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 гг. и на период до 1990 г. предусматривается: "Улучшать охрану природы, усилить работу по сохранности сельскохозяйственных угодий, борьбу с эрозией почв, повысить темпы работ по рекультивации земель, обеспечить их защиту от селей, оползней, обвалов, засоления, заболачивания, подтопления и иссушения" (Материалы ХШ съезда КПСС, 1981).
Проблема опустынивания, возникшая в основном в связи с нерациональным использованием природных ресурсов аридных земель, рассматривается как одна из глобальных проблем охраны окружающей среды.
Борьба с процессами опустынивания играет немаловажную роль в выполнении Продовольственной программы, принятой Майским (1982 г.) Пленумом ЦК КПСС, так как деградация растительного покрова наносит заметный ущерб продуктивности пастбищ, процессы ветровой эрозии приводят к засыпанию возделываемых полей и ирригационных каналов, засоление почв снижает урожайность сельскохозяйственных культур и другие.
Несмотря на актуальность этой проблемы до настоящего времени не было достаточной информации о площадях земель, подверженных опустыниванию, об интенсивности развития процессов деградации аридных экосистем. Всё это затрудняло борьбу с опустыниванием, а отсутствие прогноза этих процессов в будущем препятствовало разработке перспективных планов охраны природы. Отсюда вытекают цель и задачи исследований.
Цель исследования заключается в разработке методики практичес кого использования аэрокосмической информации для изучения и картографирования процессов опустынивания.
Такая цель работы предопределила постановку и решение следующих задач:
Изучить мировой опыт оценки и картографирования процессов опустынивания в различных типах пустынь.
Оценить пригодность имеющейся информации о типах, критериях и интенсивности развития процессов опустынивания для изучения этих процессов на территории Туркменистана.
Разработать методику применения дистанционных методов для составления карт опустынивания аридных территорий Туркменистана.
Составить карты современного состояния и опасности опустынивания аридных территорий Туркменистана.
Оценить современное состояние опустынивания территории Туркменистана по отдельным физико-географическим районам.
Постановка вышеуказанных задач определила структуру работы, которая состоит из введения, четырех глав, заключения и шести приложений .
Научная новизна работы заключается в разработке методики изучения процессов опустынивания и предложены группы критериев для их оценки, доказана возможность изучения состояния и развития процессов опустынивания по аэрокосмическим снимкам, дана методика составления карт опустынивания, составлеїш карты современного состояния и опасности опустынивания в Турішенистане, определены площади, подверженные процессам опустынивания по классам и типам.
Объект исследований представляет собой физико-географические районы Турюленистана. Выбор объекта исследований обусловлен тем, что территория Турюленистана входит в аридную зону СССР; Пустыни и полупустыни занимают 41,5 млн.га или Ь0% территории республики. Оценка и картографирование процессов опустынивания необходимы для разработки мероприятий по охране природы в этом районе.
Основные материалы для выполнения работы были получены в течение 1980-1983 гг. в результате камеральных и полевых исследований. Широко использовались материалы аэрокосмических съемок и тематических карт.
Полученные в работе результаты имеют научную и практическую ценность. В настоящее время основные результаты исследований используются Центром Международных проектов при ГКНТ СССР для составления всемирной карты опустынивания. Материалы прогнозной карты опустынивания используются проектным институтом "Туркменгипроводхоз" для планирования строительства гидротехнических сооружений. Основные методические положения работы вошли в коллективную сводку "Методические основы оценки и картографирования процессов опустынивания (на примере аридных территорий Туркмениятана)".
Основные положения диссертации доложены на вузовских, республиканских и всесоюзных конференциях. По теме диссертации опубликовано шесть научных статей.
Автор выражает признательность научному руководителю члену-корр. АН ТССР Н.Г.Харину, а также всем сотрудникам лаборатории аэрокосмических методов института пустынь АН ТССР за оказанную помощь в выполнении диссертационной работы.
Развитие процессов опустынивания в аридных областях земного шара
По Всемирной карте опустынивания (Desertification map .., 1977) районы, охваченные процессами опустынивания занимают в основном пустынные и полупустынные зоны Азии, Африки, Австралии, Северной и Южной Америки. Однако по степени выраженности процесса опустынивания непосредственно за Африкой следует Южная и Северная Америка и Азия, в основном территории развивающихся стран (табл. I).
По подсчетам советских географов (Петров М.П., 1973) пустыни и полупустыни земного шара занимают площадь 31,4 млн.км или около 22$ территории суши. Доля пустынь по континентам различна. В Австралии они занимают около 49$ ее территории;-в Средней Азии и Казахстане - 55, в Центральной Азии - более половины, на Аравийском полуострове - 95$, в Индии - 11$, в Пакистане 88$; в Африке: 40$; в Северной Америке - 10$ и Южной Америке - 8$ ее территории. В Европе пустыни встречаются только в Северном При-каспиИуВ низовьях Куры. Самыми пустынными частями суши можно назвать Австралию, Африку и Азию.
На африканском континенте, где процесс опустынивания происходит особенно интенсивно, около 86$ всех пахотных и пастбищных земель подвержены различным типам опустынивания ( Dregne Н.Е., 1981; рис. 3). Африканская засуха 1968-1973 г.г. привела территорию Сахели (к югу от Сахары) к катастрофическому положению.
Озеро Чад сократилось до одной трети своей нормальной величины. Вышли из использования значительные площади пахотных земель в пяти странах - Нигер, Мали, Верхняя Вольта, Сенегал и Мавритания. Бследствии падения уровня грунтовых вод на площади в 5 мян.кв.км мелкие колодцы высохли и кочевники-скотоводы оказались в бедственном положении.
Как известно, Северная Африка занята обширной пустыней Сахара, имеющей площадь около 7 млн. кит. Здесь распространены щебнистые, галечные и песчаные типы пустынь. Продолжением Сахары являются Аравийская и Нубийская пустыни на правобережье Нила (Петров М.П., 1973). На юге Сахары 650 тыс. км некогда продуктивных земель превратились в пустыню в течение последних 50 лет; около 60 тыс. кв. км продуктивных и плодородных земель теряется ежегодно (Проблемы опустынивания, 1981). Только за 17 лет (1958-1975 гг) Ливийская и Нубийская пустыни, продвинулись на 90-100 км в южном направлении по всему фронту.
В геоструктурном отношении Сахара представляет собой древнюю сушу на севере Африканской платформы. Основной характерной формой рельефа являются еухие русла - вади, к которым приурочены крупные скопления песка. Климат Сахары экстрааридный с очень высокой испаряемостью и очень малым количеством осадков - менее 70 мм. Нередко осадки не выпадают несколько лет подряд. Поверхностные воды Сахары очень бедны, отсутствуют постоянно текущие реки и озера. В то же время грунтовые воды очень обильны. Здесь встречаются артезианские воды. Почвы бедны гумусом и в ряде случаев заменены солевыми корами. В песчаных пустынях они вовсе не развиты из-за постоянного движения песков. Растительность Сахары изменяется в зависимости от литоэдафических типов пустынь.
Роль ветра в образовании песчаных массивов Сахары очень велика, причем этому способствуют сильная засушливость климата и ничтожное количество атмосферных осадков.
Установлено, что за последнее столетие не прослеживается общей тенденции к большей или меньшей засушливости, хотя и наблюдаются колебания сухих и влажных периодов в 2-4 года ( Rapp А., 1974). Следовательно, среди причин, вызывающих опустынивание в этом регионе, ведущую роль играют антропогенные факторы.
Основным типом опустынивания, характерным для Африки, можно считать деградацию растительного покрова. Она вызывается перевыпасом, вырубкой леса и выжиганием растительности при освоении земель под сельскохозяйственные угодья. При этом наблюдается уменьшение почвенного слоя, падение содержания органического вещества и ухудшение структуры почвы. Если когда-то вечнозеленые леса в Эфиопии занимали всю ее территорию, то в настоящее время они занимают всего лишь 3% ее площади. В Танзании в результате вырубки лесов в предгорьях образовался массив бедлендов. Вырубка леса в странах Африки не только не уменьшилась в настоящее время, а, наоборот, увеличивается из года в год. Так, в той же Танзании, в период 1959-1970 гг заготовка древесины на топливо выросла на 35%. За последние пятьдесят лет рубка леса увеличилась вдвое.
Поголовье домашнего скота составляет 30 млн. голов, из которых 18 млн. овец. Это составляет в среднем 1,5 га на одну овцу или в 2,5 раза выше возможности пастбища. Перевыпас приводит к замене многолетних поедаемых растений однолетними или малопоеда-емыми видами (Даркох М.Б., 1981).
Применение космических снимков малого разрешения
К снимкам малого разрешения относят космические снимки "Метеор". Особенностью данных космических снимков является очень мелкий масштаб и сильно генерализованное изображение природных объектов. Этого нельзя сказать об аэроснимках и космических снимках крупного разрешения. В задачу нашего исследования входило изучение возможности применения снимков "Метеор" для изучения процессов опустынивания» Для этих целей использовались снимки залетов 1979-1981 гг., полученные в разные сезоны года.Даже при самом беглом просмотре указанных снимков можно отметить, что фотоизображение четко разделяется на ряд структурно-тоновых категорий. При более углубленном анализе было отмечено большое совпадение этих категорий, фотоизображения с определенными типами пустынных ландшафтов(рис.12). Дальнейший анализ снимков показал, что некоторые структурно--тоновые категории совершенно четко идентифицируются с различными лито-эдафическими типами пустынь (Бабаева Т.А.,1982). Лито-эдафический тип пустынь в ряде случаев аналогичен ландшафтному типу. В условиях засушливого климата, особенно когда развитие растительности сильно подавлено, физиономич-ность ландшафтов определяется чаще всего характером их поверхностных отложений- песчаные, щебнистые, галечные, глинистые и др.пустыни. Их география обусловлена характером денудационно--аккумулятивных процессов, происходящих в аридных областях в третичное и четвертичное время (Петров М.П., 1973). По генезису отложений и характеру материнских пород на территории Туркменистана выделяется семь лито-эдафических типов пустынь (Петров М.П., 1950) : 1. Типичные песчаные пустынь на мощных рыхлых песчаных наносах различного происхождения. Они могут быть разделены на подтипы: песчаные пустыни древних аллювиальных равнин - Низменные Каракумы; песчаные пустыни подгорных равнин на рыхлопесчаном пролювии - мелкие песчаные массивы в предгорьях Копетдага. 2. Песчано-галечные пустыни на третичных неогеновых возвышенных равнинах, поверхностные толщи которых сложены песчаниками и конгломератами. Они занимают в Туркменистане часть возвышенных равнин Заунгузских Каракумов. 3. Щебнисто-гипсовые пустыни или гипсовые на серо-бурых почвах, которые расположены на возвышенных пластовых равнинах третичных плато (Устюрт), сложенных с поверхности сарматскими известняками. 4. Глинистая лёссовидная пустыня или лёссовая на наклонных под горных, частично эродированных равнинах, сложенных пролювиаль ными и речными глинистыми и суглинистыми наносами, на которых образовались слабозасоленные и очень плодородные сероземные почвы. Они занимают только предгорья Туркмено-Хорасанских гор. 5. Глинистые такыровидные пустыни или глинистые на уплотненных глинистых и суглинистых пролювиальных наносах, занимающие подгорные равнины Копетдага. 6. Бедлендовые пустыни на глинистых и мергелистых третичных соленосних, преимущественно палеогеновых отложениях. Они занимают низкие предгорья Западного Копетдага, где выходят коренные глинистые и мергелистые гипсированные толщи. 7. Солончайовые пустыни в депрессиях рельефа с близкими солеными грунтовыми водами.
Они могут быть разделены на два подтипа: приморские (побережье Каспийского моря) и внутриконтиненталь-ные солончаковые пустыни, занимающие днища озерных котловин : (Сарыкамышской и Балхашской. Схематическая карта лито-эдафических типов пустынь Туркменистана, составленная по снимку "Метеор" (зона спектра 0,8-1,0; время съемки 04.08.78 г.): I - песчаная пустыня, 2 - глинистая такыровидная(глинистая) пустыня, 3 - щебнис-то-гипсовая (гипсовая), 4 - глинистая лессовидная (лессовая) пустыня, 5 - такыры площадныв и одиночные, 6 - солончаковая пустыня, 7 - магистральные каналы, 8 - орошаемые территории, 9 - горные области, 10 - реки. Снимки рассматривались под интерпретоскопом. Для оценки тона фотоизображения применялась серая шкала тонов со следующими градациями: I - светлый, 2 - светло-серый, 3 - светловато-серый, 4 - серый, 5 - темновато-серый, 6 - темно-серый, 7 - темный. Кроме серой шкалы тонов в качестве дешифровочного признака использовался рисунок фотоизображения. Следует отметить, что наш опыт, а также опубликованные данные свидетельствуют о том, что информативная емкость снимков "Метеор" во многом зависит от сезона съемки и зон спектра, в которых было получено изображение. Наиболее информативны в весенний период зоны 0,8-1,0 мкм, а в остальные сезоны года - зоны 0,6-0,7 и 0,7-0,8 мкм (Кирильцева А.А., 1980). Дешифровочные признаки типов пустынь приводятся в таблице II. В результате дешифрирования была составлена мелкомасштабная карта типов пустынь Туркменистана, приводимая на рис. 15.
Сравнение этой карты с опубликованными ранее материалами показывает, что по космическим снимкам "Метеор" более четко идентифицируется границы ряда лито-эдафических типов пустынь. В случае же использования снимков более крупных масштабов некоторые границы делаются более расплывчатыми. В то же время снимки более высокого разрешения дают возможность выявить многие новые детали, отсутствующие на снимках "Метеор". Так, например, по этим снимкам не удалось выделить песчано-галечниковые и бедлендовые пустыни, занимающие сравнительно небольшие площади.
Карта опасности опустынивания территории Туркменистана на ближайшие 20 лет
Для инвентаризации природных ресурсов в условиях опустынивания большой интерес представляет собой составление карт опустынивания. Состояние природной среды в динамике может быть охарактеризовано одной картой или серией карт. В последнем случае необходимо, по нашему мнению, 3 карты: фонового уровня, современного состояния опустынивания и опасности опустынивания в будущем. Из упомянутых трех карт наибольшую трудность представляет составление карт фонового уровня.
Нами составлялись 2 тематические карты: современного состояния опустынивания и прогнозная карта (карта опасности опустынивания). На первой из них показываются: современное состояние, степень (классы) опустынивания и причины его. Прогнозная карта показывает тенденцию в развитии опустынивания в будущем.
На тематических картах, характеризующих опустынивание, необходимо показать также все формы улучшения природной среды (фитоме-лиорацию, ирригационные каналы и др.), К улучшению природной среды мы относим также "побочный эффект", т.е. все формы улучшения, которые происходят в результате незапланированной деятельности человека, К такому типу улучшения относится, например, увеличение влажности почвогрунтов в результате фильтрации воды из ирригационных каналов и орошаемых полей.
В настоящее время карты охраны природы можно разделить на две серии: относительно долговременного пользования и карты оперативного кратковременного назначения (Востокова Е,А., Кельнер Ю.Г,, 1978; Востокова Е.А., Скатерщиков СВ., 1980). К первой серии относятся: I. карты природного потенциала (геологические, почвенные, минеральных ресурсов, геоботанические и др.); 2. карты современного состояния природных ресурсов и окружающей среды (использования земель, нарушенности почвенно-растительного покрова, загрязнения окружающей среды и др.); 3. природоохранные и прогнозные карты возможных изменений экосистемы.
Первые два вида карт необходимы для составления комплексных карт охраны природы и окружающей среды и прогнозных карт, составляемых на перспективу. Основным преимуществом этих карт является многосторонняя характеристика территории на одно и то же время. Таким образом, карты современного состояния опустынивания можно считать комплексными картами охраны природы.
Составленная нами совместно с Хариным Н.Г. и Добриным Л.Г. карта современного состояния опустынивания Туркменской ССР (прил. 4 ) дает представление о подверженности территории республики процессам опустынивания в настоящее время. При составлении данной карты использовались материалы Николаева В.Н., Орловского Н.С. и Реджепбаева К. (1962, 1972, 1981).
Остановимся теперь на построении легенды карты современного состояния опустынивания территории Туркменской ССР в масштабе 1:1000 000. Принцип построения легенды показан в таблице 13 . На карте классы опустынивания показываются фоновой окраской, а на приводимой карте обозначены различной штриховкой. Типы опустынивания и улучшение природной среды пустынь изображаются внемасш-табными условными знаками. И, наконец, причины опустынивания показаны на карте буквенными инденсами. По нашему мнению, на карте необходимо показать группу критериев, характеризующих улучшение современного состояния природной среды. Это имеет большое значение для пустынь СССР, где в большом Схема построения легенды карты современного состояния опустынивания Туркменистана в масштабе 1:1 000 0 объеме ведутся работы по освоению новых земель под орошаемое зем-» леделие, создаются посадки леса на песках, проводятся работы по улучшению пустынных пастбищ и т.д.
Мы считаем также необходимым выделить на карте опустынивания территории с орошаемым земледелием. Именно на этих территориях происходят наиболее значительные изменения природной среды под воздействием хозяйственной деятельности. В том случае, когда в силу ряда объективных и субъективных факторов на орошаемых землях развиваются процессы опустынивания, на картах они должны быть показаны с помощью особой системы условных знаков, отличающейся от показа процессов опустынивания на неорошаемых территориях.
Наш опыт работы показал, что космические снимки содержат всестороннюю информацию о состоянии природной среды пустынь (Харин Н.Г. и др., 1982). Для изучения динамики процесса опустынивания целесообразно применять материалы повторных аэрокосмических съемок. Опыт составления карты опустынивания Туркменистана необходимо распространить на другие районы в пределах аридной зоны СССР, а также при составлении всемирной карты опустынивания.
Нетрудно заметить, что процессы опустынивания охватывают не всю территорию республики, а лишь отдельные ее части (табл. 14 ). В основном это районы, не далеко расположенные от населенных пунктов, где влияние человека сказывается наиболее сильно. Северо-западные и северо-восточные районы республики охвачены опустыниванием в меньшей степени.
Характеристика процессов опустынивания аридных территорий Туркменистана по физико-географическим районам
Для характеристики процессов опустынивания на территории Туркменистана нами использовались схемы физико-географического районирования, предложенные Куниным В.Н., Мурзаевым Э.М., Роди-ным Л.Е. (1955), Бабаевым А.Г. (1969, 1972), Бабушкиным 1.Н., Когаем Н.А. (1970) и Федоровичем (1957) (рис. 18 ). ПРИМОРСКИЙ район охватывает наиболее пониженную часть Западно-Туркменской низменности. На севере территория ограничивается Большим Балханом и Красноводским плато, южной считается государственная граница СССР с Ираном. На западе расположен Западный склон Копетдага, к востоку - Каспийское море. Территория сложена морскими песками и песчано-глинистыми образованиями новокаспийского и хвалынского ярусов. Область развития новокаспийских отложений вдоль Каспийского моря от Красноводска до г. Гасанкули представлена плоской аккумулятивной равниной. Сюда входит верхнечетвертичная и современная дельта Атрека, область развития грязевых сопок, пролювиальные глинистые образования Мессерианской равнины. В район входит хребет Малый Балхан и окружающая его равнина, Малый Балхан представляет собой антиклинальное поднятие, сложенное меловыми породами. Хребет поднимается до 700 м высоты. Прилегающая к хребту равнина сложена пролювиальными песчано-глинистыми отложениями. На климат района влияет непосредственная близость Каспийского моря: он относительно прохладный. Зима здесь теплая, а лето прохладное. Годовое количество осадков около 150 мм. Большая часть района занята лишайниковыми и водорослевыми такырами. Использование их связано с водообеспечением района водами Каракумс кого канала, так как грунтовые воды сильно минерализованы и залегают близко к поверхности. Процессы опустынивания в этом районе - обусловлены в основном природными факторами. К ним относятся засоление почв на недавно освободившейся прибрежной части Каспийского моря, ветровая эрозия на песчаных массивах, водная эрозия на подгорной равнине западно го Копетдага (таблица їв и прил. в).
Антропогенные факторы опустынивания играют незначительную роль в развитии процессов опустынивания, они сводятся лишь к перевыпасу на пастбищах. В этом районе на ближайшие 20 лет ожидаются значительные изменения в связи с проведением Каракумского канала в долину Сумба-ра и Приатречья. В связи с этим будет освоено около 500 тыс. га земель (Грачев А., Морозов Н., 1982). На землях, где когда-то наблюдалась острая нехватка воды, улучшится водообеспечение и повысится влажность почвогрунтов. А это в свою очередь приведет к улучшению природных условий. Очевидно, развитие процессов опустынивания здесь будет уменьшаться. Кшсноводский район представляет собой неравномерно приподнятую равнину с понижениями в центральной части. Территория сложена акчагыльскими известняками, а также миоценовыми и плиоценовыми песчано-галечниковыми отложениями. Близость Каспийского моря ока-і зывает влияние на климат района, лето здесь не такое жаркое, а зима не такая холодная как в Центральных Каракумах. Количество осадков здесь, не превышает І00-ІІ5 мм. На развитие процессов опустынивания оказали влияние природные факторы: отсутствие руслового стока, засоление и гипсирован-ность почвогрунтов, а в южной части района - наличие горного массива. На территории района хозяйственная деятельность человека в основном сводится к выпасу животных. В отдельных районах нами по космическим снимкам отдешифрированы пятна опустынивания возле ко-лодцев и сравнительно небольшие территории деградированных пастбищ.
Остальная территория подвержена "опустыниванию под воздействием естественных процессов - засоление почв и водная эрозия (табл. 17 и прил. 6 ). На ближайшие 20 лет не следует ожидать интенсификации процессов опустынивания в этом районе. Строящийся в настоящее время Каракумский канал должен дойти до Красноводска. От Казанджика до Красноводска будет построен канал протяженностью около 300 км (Грачев А., Морозов Н., 1982). В связи с этим можно ожидать, что на прилегающих к каналу территориях улучшится водообеспечение, повысится влажность почвогрунтов. Следовательно, произойдет улучшение природных условий, а опасность опустынивания уменьшится. Серо-бурые солонцеватые и солончаковые почвы, распространенные в этом районе мало пригодны для сельскохозяйственного освоения. Работы в этом направлении в ближайшее время не проектируются. Крас-новодский район при характеристике процессов опустынивания включен нами в Предустюрский район. ПРЄДУСТЮРТСКИЙ ПРИРОДНЫЙ район. Район охватывает обширную территорию, расположенную между Каспийским морем и заливом Кара-Богаз-Гол на западе, Южномангышлакским плато и Устюртом на севере, долиной Узбоя, Красноводским и высохшим Балханским заливами на юге и плато Капланкыр на востоке. Рельеф района представлен платообразными узкими возвышенностями, в котловинах которых развиты солончаки. Характерны остан-цовые плосковерхие горы-кыры с наивысшими высотами 430 м над уровнем моря.
